CN112510252B - 作为锂电池用的Li超级离子导体、固体电解质和涂层的锂钾元素氧化物化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及作为锂金属电池和锂离子电池用的Li超级离子导体、固体电解质和涂层的锂钾元素氧化物化合物。具体地，提供了基于锂钾元素氧化物的化合物的固态锂离子电解质，其含有能够传导锂离子的阴离子骨架。元素原子是Ir、Sb、I、Nb和W。锂钾元素氧化物化合物的活化能为0.15‑0.50eV和传导率在300K下为10‑3‑22mS/cm。提供了具有特定化学式的化合物和改变包括所示异价离子的材料的方法。还提供了含有复合锂离子电解质的锂电池。还提供了含有基于锂钾元素氧化物的材料的电极和具有这样电极的电池。
Description
联合研究协议各方的名称
本文公开内容是在TOYOTA MOTOR ENGINEERING&MANUFACTURING NORTH AMERICA,INC.(地址为6565Headquarters Drive W1-3C,Plano,Texas,75024)和UNIVERSITY OFMARYLAND,COLLEGE PARK(地址为2130Mitchell Bldg.7999Regents Dr.College Park,Maryland,20742)之间的联合研究协议下进行的联合研究工作的结果。
公开内容领域
本公开内容涉及新型锂钾元素氧化物化合物，可用作Li超级离子导体、含有新型锂钾元素氧化物化合物的固体电解质、和含有新型锂钾元素氧化物化合物的Li金属电池和Li离子电池的电极涂层。元素可以是选自Ir、Sb、I、Nb和W的一种或多种。
背景技术
Li离子电池传统上主导了便携式电子设备的市场。然而，常规的Li离子电池含有可燃的有机溶剂作为电解质的组分并且这种可燃性是所关注的安全风险的基础并且可限制或阻止使用Li离子电池应用于大规模储能中。
用固体Li传导相替代可燃的有机液体电解质将消除这种安全问题，并且可提供额外的优势例如改进的机械和热稳定性。固体Li传导相(常称作固体Li离子导体或固态电解质)的主要功能是在放电过程中将Li+离子从阳极侧传导至阴极侧并在充电过程中从阴极侧传导至阳极侧同时阻止电池内在电极之间电子的直接传输。
此外，已知由非水性电解质构成的锂电池在重复放电和充电循环后形成从阳极突出至阴极的枝晶锂金属结构。如果并当这样的枝晶结构突出至阴极并使电池短路时，能量突然释放并可引起有机溶剂的着火。
因此，对发现将得到全固态锂电池的新的固体Li离子传导材料非常感兴趣并作出了努力。在过去的几十年中研究主要集中在离子传导氧化物例如LISICON(Li14ZnGe4O16)、NASICON(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3)、钙钛矿(例如La0.5Li0.5TiO3)、石榴石(Li7La3Zr2O12)、LiPON(例如Li2.88PO3.73N0.14)和硫化物例如Li3PS4、Li7P3S11和LGPS(Li10GeP2S12)。
虽然最近的发展已经表明固体Li离子导体的传导率为1-10mS/cm的水平，这与在液相电解质中的传导率相当，但是极有兴趣发现新的Li离子固态导体。
有效的锂离子固态导体在室温下将具有高Li+传导率。通常，Li+传导率应不小于10-6S/cm。此外，对于在环境中可能遇到的一系列工作温度下使用而言，在导体中Li+迁移的活化能必须低。另外，材料应具有对抗化学、电化学和热分解的良好稳定性。与许多常规使用的非水性溶剂不同，固态导体材料应对与阳极和阴极化学组成的电化学分解反应性稳定。对于在全固态电池中使用而言材料应具有低晶界电阻。理想地，材料的合成应容易并且成本应不高。不幸的是，目前已知的锂离子固体电解质没有一个满足所有这些标准。例如，Li10GeP2S12未能满足电化学稳定性的要求并且由于Ge的存在而具有高成本，尽管它最先进的Li传导率。将寻求具有高Li+传导率和低活化能的环境稳定性复合材料以便促进电池的制造方法和结构。
Li/Li+的标准氧化还原电势是-3.04V，使锂金属是可得的最强还原剂之一。因此，Li金属可将大多数已知的阳离子物质还原为较低的氧化态。因为这种强度还原能力，当阳极的锂金属接触含有不同于锂离子的阳离子组分的固态Li+导体时，锂将阳离子物质还原为较低氧化态并使固态导体劣化。
例如，具有下式的导体：
Li3PS4
在式中含有P5+并因此是Li+的次要阳离子。当与Li金属接触时，发生根据以下方程的还原(J.Mater.Chem.A,2016,4,3253-3266)。
Li3PS4+5Li→P+4Li2S
P+3Li→Li3P
类似地，也报道了Li10GeP2S12当与锂金属接触时根据以下方程经历分解(J.Mater.Chem.A,2016,4,3253-3266)：
Li10GeP2S12+10Li→2P+8Li2S+Li4GeS4
P+3Li→Li3P
4Li4GeS4+31Li→16Li2S+Li15Ge4
Li10GeP2S12含有Ge4+和P5+并且每个如指出的被还原。
在另一个实例中，含有次要阳离子La3+和Zr4+的Li7La3Zr2O12当与锂金属接触时根据以下化学式经历化学分解(J.Mater.Chem.A,2016,4,3253-3266)：
6Li7La3Zr2O12+40Li→4Zr3O+41Li2O+9La2O3
Zr3O+2Li→Li2O+3Zr
La2O3+6Li→2La+3Li2O
因此，许多目前常规已知的固体Li离子导体当与Li金属阳极接触时遭受稳定性问题。
本申请的发明人一直研究锂化合物，其可充当固态Li+导体的未来用途，并且这个研究的先前结果公开于2017年6月19日提交的美国申请号15/626,696，2017年11月7日提交的U.S.15/805,672，2018年6月20日提交的美国申请号16/013,495，2018年8月28日提交的美国申请号16/114,946，2018年9月26日提交的美国申请号16/142,217，2018年9月27日提交的美国申请号16/144,157，2018年10月10日提交的美国申请号16/153,335，2018年10月9日提交的美国申请号16/155,349和2019年1月31日提交的美国申请号16/264,294中。然而，研究工作继续发现具有最大效率、高稳定性、低成本和易于处理和制造的另外的材料。
因此，本申请的目的是确认具有高Li离子传导率同时为不良电子导体的一系列另外的材料，这些材料适合作为用于锂离子电池的固态电解质和/或适合作为用于电极活性材料或电极活性材料的组分的保护涂层。
本申请的另外的目的是提供含有固态Li离子电解质膜的固态锂离子电池和/或锂金属电池和/或含有该材料的电极。
实施方案概述
由本申请的实施方案提供这些和其它目的，本申请的第一实施方案包括固态锂离子电解质，其包含：选自以下材料组的至少一种材料：具有式(I)、(II)、(III)和(IV)的化合物：
Liy(M1)x1KMO6 (I)
其中M选自以下组：Ir、Sb、I、Nb和W，x1是从大于0至小于6的数，y是使得获得该式电中性的值，和M1是选自第1、2、13族和过渡金属元素的不同于Li的至少一种元素；
LiyK1-x2(M2)x2 MO6 (II)
其中x2是从大于0至小于1的数，y是使得获得该复合式电中性的值，和M2是选自第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13族元素的不同于K的至少一种元素；
LiyKM1-x3(M3)x3O6 (III)
其中x3是从大于0至小于1的数，y是使得获得该式电中性的值，和M3是选自第1-13族元素的不同于M的至少一种元素；和
Li6KMO6 (V)。
在第一实施方案的一个方面，式(I)-(IV)的固态锂离子电解质的锂离子(Li+)传导率在300K下为10-3至22mS/cm。
在第一实施方案的另一个方面，式(I)-(IV)的化合物的活化能为0.15至0.50eV。
在第二实施方案中包括固态锂电池。该固态锂电池包含：阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的固态锂离子电解质；其中该固态锂离子电解质包含至少一种根据第一实施方案及其方面的材料。
在第二实施方案的特殊方面中，固态锂电池可为锂金属电池或锂离子电池。
在第三实施方案中，提供电极，所述电极具有集流体、电极活性材料和根据如在之前实施方案及其方面中描述的任何式(I)-(IV)的材料的涂层。
在第四实施方案中，提供电极，所述电极具有集流体、包含电极活性材料和根据如在之前实施方案及其方面中描述的任何式(I)-(IV)的材料的活性层。
在第五实施方案中，包括锂电池，其含有之前实施方案的任何固态电解质和/或电极。
前述描述意图提供本公开内容的一般介绍和概述，除非另外明确指出，否则并不意图限制它的公开内容。参照以下详细描述结合附图将最好地理解目前优选的实施方案以及另外的优点。
附图简要描述
图1显示Li6KIrO6的晶体结构。
图2显示基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的Li6KIrO6的计算XRD分析。
图3显示列出图2的XRD分析的主要峰和相对强度的表格。
图4显示Li6KNbO6的晶体结构。
图5显示基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的Li6KNbO6的计算XRD分析。
图6显示列出图5的XRD分析的主要峰和相对强度的表格。
图7显示Li6KSbO6的晶体结构。
图8显示基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的Li6KSbO6的计算XRD分析。
图9显示列出图8的XRD分析的主要峰和相对强度的表格。
图10显示Li6KIO6的晶体结构。
图11显示基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的Li6KIO6的计算XRD分析。
图12显示列出图11的XRD分析的主要峰和相对强度的表格。
图13显示Li6KWO6的晶体结构。
图14显示基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的Li6KWO6的计算XRD分析。
图15显示列出图14的XRD分析的主要峰和相对强度的表格。
图16显示来自AIMD模拟的Li7IrO6的阿仑尼乌斯(Arrhenius)图。
图17显示来自AIMD模拟的Li7.33Sn0.33Ir0.67O6的阿仑尼乌斯图。
图18显示来自AIMD模拟的Li6.17KNb0.83Zr0.17O12的阿仑尼乌斯图。
图19显示来自AIMD模拟的Li6.33KNb0.67Sn0.33O12的阿仑尼乌斯图。
图20显示来自AIMD模拟的Li6.5KNb0.5Zr0.5O12的阿仑尼乌斯图。
图21显示来自AIMD模拟的Li6.67KNb0.33Zr0.67O12的阿仑尼乌斯图。
图22显示来自AIMD模拟的Li6.33KSb0.67Sn0.33O12的阿仑尼乌斯图。
图23显示来自AIMD模拟的Li6.33KI0.67Sn0.33O12的阿仑尼乌斯图。
图24显示来自AIMD模拟的Li6.33KW0.67Sn0.33O12的阿仑尼乌斯图。
优选实施方案描述
在整个本说明书中，术语“电化学电芯”和“电池”可互换使用，除非说明书上下文清楚地区分电化学电芯与电池。另外术语“固态电解质”和“固态离子导体”可互换使用，除非明确地规定不同。
在提供的化学式中术语“小于”表示小于所指出数的全值。因此，“小于”可表示至多0.9倍所表达数的值。例如，如果表示的数为3，则小于3的数可为2.7。术语大于0可表示存在正量，这样的量可小至0.01。
Ceder等人(Nature Materials,14,2015,1026-1031)关于已知的Li+离子导体Li10GeP2S12和Li7P3S11描述了有效Li+传导晶体晶格的结构特性，其中显示两种材料的硫子晶格非常接近地匹配bcc晶格结构。此外，将跳跃跨过相邻的四面体配位的Li+晶格位点的Li+离子表示为提供最低活化能的路径。
发明人进行了新的锂复合化合物的持续调查以便确认具有可在固态锂电池中充当固态电解质的性质的材料。在这一持续研究和努力的过程中，发明人开发和实施了方法来确认具有以下化学和结构性质的复合材料，所述化学和结构性质已被发明人确定为适合作为锂离子电池固态电解质的锂离子传导的标志。
为了具有在实际应用中作为固态电解质的资格，材料必须满足几个特定标准。第一，它应表现出期望的锂离子传导率，室温下通常不小于10-6S/cm。第二，材料应具有对抗化学、电化学和热分解的良好稳定性。第三，对于在全固态电池中使用而言材料应具有低晶界电阻。第四，材料的合成应容易并且成本应不高。
这种方法的标准要求它具有在实际应用中作为固态电解质的资格，材料必须表现出期望的Li离子传导率，在室温下通常不小于10-6S/cm。因此，应用从头计算分子动态模拟研究从而计算Li离子在所选择的锂钾钽酸盐材料的晶格结构中的扩散率。为了加速模拟，在高温下进行计算并且考虑了过量的Li或Li空位的影响。为了产生过量的Li或Li空位，可评价阳离子或阴离子的异价(aliovalent)替换。因此，例如通过用异价阳离子物质部分置换K或Ta同时用Li空位或过量的Li补偿电中性来产生Li空位。
根据等式(I)确定300K下的扩散率
D＝D0exp(-Ea/kbT) 等式(I)
其中D0、Ea和kb分别是指前因子、活化能和玻尔兹曼常数。传导率与根据等式(II)计算的扩散率相关：
σ＝D300ρe2/kbT 等式(II)
其中ρ是Li离子的体积密度且e是单位电荷。
已显示Li离子导体的阴离子晶格与某些晶格类型匹配(参阅Nature Materials,14,2015,2016)。因此，将有潜力的Li+离子导体的阴离子晶格与已知具有高传导率的Li+离子导体的阴离子晶格进行比较。
因此，比较所选择的锂钾铱氧化物化合物与在无机晶体结构数据库中报道的含Li化合物(FIZ Karlsruhe ICSD–https://icsd.fiz-karlsruhe.de)并且根据发明人出于这个目的开发并在2017年5月17日提交的共同未决的美国申请号15/597,651中描述的阴离子晶格匹配方法来比较评价，从而将这些化合物的晶格与已知的Li离子导体匹配。
根据在共同未决的美国申请号15/597,651中描述的阴离子晶格匹配方法，可将化合物晶格结构的原子坐标集转换为仅阴离子晶格的坐标集。用对照材料的阴离子置换晶格的阴离子并且重新调节获得的晶胞。可模拟仅阴离子改变的晶格的X-射线衍射数据并从模拟的衍射数据产生n×2矩阵。定量结构相似性值可从n×2矩阵得出。
阴离子晶格匹配的目的是进一步确认具有表现出高Li+传导率的最大可能性的化合物。从这个工作，将在以下实施方案中描述的化合物确定为潜在适合作为固态Li+导体。
然后应用从头计算分子动态(AIMD)模拟以预计目标锂钾钽酸盐的传导率。初始结构是静态松弛的，并被设定为100K的初始温度。然后以通过速度标定的恒定速率在2ps的时间段内将结构加热至目标温度(750-1150K)。AIMD模拟的总时间在200至400ps的范围内。从750-1150K的不同温度下的Li+传导率遵循阿仑尼乌斯型关系。
在调查期间发明人确认了基于Li6KIrO6的异价置换的化合物为具有使它们作为锂离子导体极有兴趣的性质。基于组成相图的分析对于结构稳定性进一步评价了感兴趣的化学组成，使用pymatgen计算包构建该组成相图以评价所研究组成的给定相的相平衡。通过构建组成相图中所有相关相的能量凸包(convex energy hull)来确定给定固体电解质的相平衡。通过比较在其组成空间中所有相关相的能量来确认在对应于能量最小值Eeq(C)的组成C处的相平衡。根据等式III使用给定相的分解能ΔED与其相平衡来评价所调查相的相稳定性。
ΔED(相)＝Eeq(C)–E(相) (等式III)
ΔED是大于凸包的能量值的负值。具有ΔED为-50或更小的化合物被认为具有足够的稳定性以保证通过AIMD计算的研究。Mo等人(First Principles Study onElectrochemical and Chemical Stability of the Solid Electrolyte-ElectrodeInterfaces in All-Solid-State Li-ion Batteries to be published in Journal ofMaterials Chemistry A)描述了这种分析的方法，其公开内容通过引用并入本文。
可通过由Hautier等人(Inorg.Chem.2011,50,656-663)描述的方法测定的离子置换可能性来选择适合于异价置换的元素，其中可通过在所有已知无机晶体材料的数据挖掘时构建的离子置换概率模型来选择候选掺杂剂。包括可在特定材料内潜在产生空位或间隙的掺杂剂。在相稳定性计算过程中将屏蔽和排除使用不是能量有利的掺杂剂的结构。通过本文描述的计算方法来测定子晶格、掺杂剂和空位或间隙的构型。例如在以下报道中描述了这样的方法：
Bai等人，ACS Appl.Energy Mater.2018,1,1626-1634；和
He等人，Phys.Chem.Chem.Phys.,2015.17,18035。
应用以上等式(I)确定300K下的扩散率，然后可使用等式(II)的传导率和扩散率之间的关系来确定传导率。表1显示对于所研究的一系列化合物确定的活化能和室温传导率。在图4至20中显示这些材料中每种的Li+扩散率的阿仑尼乌斯图。这些材料确定的活化能和锂离子传导率确认它们为适合作为根据本公开内容的固态电解质和Li离子导体的材料。
表1.来自AIMD模拟的掺杂的Li6KTaO6的活化能和室温传导率。
因此，在一个实施方案中，本公开内容提供固态锂离子电解质，其包含：选自以下材料组的至少一种材料：具有式(I)、(II)和(III)的化合物：
Liy(M1)x1KMO6 (I)
其中M选自以下组：Ir、Sb、I、Nb和W，x1是从大于0至小于6的数，y是使得获得该式电中性的值，和M1是选自第1、2、13族和过渡金属元素的不同于Li的至少一种元素；
LiyK1-x2(M2)x2 MO6 (II)
其中x2是从大于0至小于1的数，y是使得获得该复合式电中性的值，和M2是选自第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13族元素的不同于K的至少一种元素；
LiyKM1-x3(M3)x3O6 (III)
其中x3是从大于0至小于1的数，y是使得获得该式电中性的值，和M3是选自第1-13族元素的不同于M的至少一种元素。
式(I)至(III)的化合物是具有通式(IV)的化合物的掺杂材料：
Li6KMO6 (IV)
其中Li、K和M中至少一个如以上所述被异价替代。式(IV)的化合物和式(I)、(II)和(III)的材料包含具有三方晶系结构的晶体晶格。
图1中显示Li6KIrO6的晶体结构。在图2中显示对于Li6KIrO6基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的计算X-射线衍射分析且在图3中显示了示出主要峰位置(2θ)的表格。
图4中显示Li6KNbO6的晶体结构。在图5中显示对于Li6KNbO6基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的计算X-射线衍射分析且在图6中显示了示出主要峰位置(2θ)的表格。
图7中显示Li6KSbO6的晶体结构。在图8中显示对于Li6KSbO6基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的计算X-射线衍射分析且在图9中显示了示出主要峰位置(2θ)的表格。
图10中显示Li6KIO6的晶体结构。在图11中显示对于Li6KIO6基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的计算X-射线衍射分析且在图12中显示了示出主要峰位置(2θ)的表格。
图13中显示Li6KWO6的晶体结构。在图14中显示对于Li6KWO6基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的计算X-射线衍射分析且在图15中显示了示出主要峰位置(2θ)的表格。
发明人认识到根据式(I)至(I-III)产生的掺杂材料保持基础化合物(I-IV)的晶体结构并具有与基础化合物相关的活化能和传导率。基于以上描述的测量方法，式(I)、(II)、(III)和(IV)的复合材料的锂离子(Li+)传导率可为在300K下10-3至22mS/cm，优选在300K下0.1至22.0mS/cm和最优选在300K下1.0至22mS/cm。式(I)、(II)、(III)和(IV)的材料的活化能可为0.15至0.50eV，优选0.25eV至0.40eV。
可通过在化学计量量的所选择前体材料之间的固态反应来实现以上描述实施方案的化合物的合成。例如在以下文章的每篇中描述了固态合成的示例性方法：i)Monatshefte für Chemie,100,295-303,1969；ii)Journal of Solid State Chemistry,128,1997,241；iii)Zeitschrift für Naturforschung B,50,1995,1061；iv)Journal ofSolid State Chemistry 130,1997,90；v)Journal of Alloys and Compounds,645,2015,S174；vi)Z.Naturforsch.51b,199652 5；和vii)Weppner等人(US8092941)。采用这些方法制备根据本文公开的实施方案的复合化合物完全在本领域普通技术人员的能力内。
在另外的实施方案中，本申请包括含有以上描述的固态电解质的固态锂离子电池。包括金属-金属固态电池的这些实施方案的固态电池可具有比传统的电池更高的充电/放电速率能力和更高的功率密度，并且可具有提供高功率和能量密度的潜力。
因此，在另外的实施方案中，提供固态电池，其包含：阳极；阴极；和位于阳极和阴极之间的根据以上描述的实施方案的固态锂离子电解质。
阳极可为在锂离子电池中常规使用的任何阳极结构。通常这样的材料能够插入和抽出Li+离子。实例阳极活性材料可包括石墨、硬碳、钛酸锂(LTO)、锡/钴合金和硅/碳复合材料。在一个方面，阳极可包含集流体和在集流体上的锂离子活性材料的涂层。标准集流体材料包括但不限于铝、铜、镍、不锈钢、碳、碳纸和碳布。在有利地配置有第一和第二实施方案中描述的固态锂离子传导材料的方面中，阳极可为锂金属或锂金属合金，任选地涂覆在集流体上。在一个方面，阳极可为既充当活性材料又充当集流体的锂金属片。
阴极结构可为在锂离子电池中任何常规使用的，包括但不限于复合锂金属氧化物例如锂钴氧化物(LiCoO2)、锂锰氧化物(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和锂镍锰钴氧化物。其它活性阴极材料还可包括单质硫和金属硫化物复合材料。阴极还可包括集流体例如铜、铝和不锈钢。
在一个方面，活性阴极材料可为过渡金属，优选银或铜。基于这样的过渡金属的阴极可不包括集流体。
在另一组实施方案中，还公开了含有式(I)-(IV)的固体电解质材料的电极。因此在电极的制备中，可在应用至集流体之前将如以上描述的活性材料与固体电解质材料物理混合或可将固体电解质材料施加为在所施加的活性材料上的涂层。在任一实施方案中，在电极结构上或电极结构内锂离子超级导体的存在可增强电极的性能并尤其是当施加为涂层时，可起到保护常规固态电解质的作用。
因此，本公开内容的实施方案包括阴极，所述阴极包含集流体和施加至集流体的阴极活性材料层，其中存在以下组分中至少一种：i)施加至集流体的阴极活性材料是含有如以上描述的式(I)-(IV)的固体电解质材料中至少一种的物理混合物；和ii)施加至集流体的阴极活性材料层涂覆有包含式(I)-(IV)的固体电解质材料中至少一种的层。在本公开内容中还包括具有要素i)和ii)两者的阴极。
在相关实施方案中，本公开内容包括阳极，所述阳极包含集流体和施加至集流体的阳极活性材料层，其中存在以下组分中至少一种：i)施加至集流体的阳极活性材料是含有如以上描述的式(I)-(IV)的固体电解质材料中至少一种的物理混合物；和ii)应用至集流体的阳极活性材料层涂覆有包含式(I)-(IV)的固体电解质材料中至少一种的层。
含有如在以上实施方案中描述的阴极、在以上实施方案中描述的阳极或含有根据以上实施方案的阳极和阴极的电池也是本公开内容的实施方案。
呈现以上描述使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且在特定应用及其要求的上下文中提供以上描述。对优选实施方案的各种修改对于本领域技术人员将是明显的，并且在没有脱离本发明的精神和范围的情况下，可将本文定义的一般原理应用于其它实施方案和应用。因此，本发明不意图限制于所示的实施方案，而是符合与本文公开的原理和特征一致的最宽范围。在这方面，广泛地考虑，本发明内的某些实施方案可不显示本发明的每个益处。
Claims (15)
1.固态锂离子电解质，包含：
由具有式(III)的化合物组成的材料：
LiyKM1-x3(M3)x3O6(III)
其中M选自以下组：Ir、Sb、I、Nb和W，x3是从大于0至小于1的数，y是使得获得该式电中性的值，和M3是M的异价替换并且是选自第1-13族元素的不同于M的至少一种元素。
2.固态锂离子电解质，其包含：
由具有式(IVa)的化合物组成的材料：
Li6KIrO6(IVa)
其中该材料的基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的X-射线衍射分析包含以下相对于最高强度为100的峰而言具有10以上的强度的峰：
。
3.固态锂离子电解质，其包含：
由具有式(IVb)的化合物组成的材料：
Li6KNbO6(IVb)
其中该材料的基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的X-射线衍射分析包含以下相对于最高强度为100的峰而言具有10以上的强度的峰：
。
4.固态锂离子电解质，其包含：
由具有式(IVc)的化合物组成的材料：
Li6KSbO6(IVc)
其中该材料的基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的X-射线衍射分析包含以下相对于最高强度为100的峰而言具有10以上的强度的峰：
。
5.固态锂离子电解质，其包含：
由具有式(IVd)的化合物组成的材料：
Li6KIO6(IVd)
其中该材料的基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的X-射线衍射分析包含以下相对于最高强度为100的峰而言具有10以上的强度的峰：
。
6.固态锂离子电解质，其包含：
由具有式(IVe)的化合物组成的材料：
Li6KWO6(IVe)
其中该材料的基于具有波长的Cu-Kα辐射获得的X-射线衍射分析包含以下相对于最高强度为100的峰而言具有10以上的强度的峰：
7.根据权利要求1至6中任一项所述的固态锂离子电解质，其中
该固态锂离子电解质的锂离子(Li+)传导率在300K下为10-3至22mS/cm。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的固态锂离子电解质，其中
该材料的活化能为0.15至0.50eV。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的固态锂离子电解质，其中该材料包含三方晶系结构。
10.固态锂电池，包含：
阳极；
阴极；和
位于阳极和阴极之间的固态锂离子电解质；
其中
该固态锂离子电解质是根据权利要求1至6中任一项所述的固态锂离子电解质。
11.根据权利要求10所述的固态锂电池，其中该固态锂电池是锂金属电池或锂离子电池。
12.用于固态锂电池的电极，包含：
集流体；和
在集流体上的电极活性层；
其中该电极活性层包含根据权利要求1至6中任一项所述的固态锂离子电解质。
13.用于固态锂电池的电极，包含：
集流体；
在集流体上的电极活性层；和在电极活性层上的涂层；
其中电极活性层上的该涂层包含根据权利要求1至6中任一项所述的固态锂离子电解质。
14.固态锂电池，包含权利要求12所述的电极，其中该固态锂电池是锂离子电池或锂金属电池。
15.固态锂电池，包含权利要求13所述的电极，其中该固态锂电池是锂离子电池或锂金属电池。
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